[发明专利]坐标循环逼进式对偶型正交摄像机系统视频定位方法及系统

权利要求书

1.一种坐标循环逼进式对偶型正交摄像机系统视频定位方法，其特征在于，X轴上有一对彼此对视的摄像机，Y轴、Z轴上各有一台摄像机，坐标原点位于四个摄像机光轴交点，可得到目标成像平面位置U、目标距相机光心距离L、目标与光轴的垂直距离H以及摄像机对应焦距F间存在如下比值关系：

L/F＝H/U    (1)

所述方法包括如下步骤：

第一步，初始化：给定目标的位置初值(x₀，y₀，z₀)，其中x₀，y₀，z₀分别为目标在X轴、Y轴、Z轴上的空间坐标值；

第二步，对应于X轴上的一个摄像机S₁，根据x₀坐标，求出目标沿此摄像机光轴的距离L₁＝|P₁-x₀|，按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于Y轴和Z轴的两个垂直距离H值，也即目标在Y轴上的坐标值y₁和Z轴上的坐标值z₁；对应于X轴上的另一个摄像机S₄，根据x₀坐标，求出目标沿此摄像机光轴的距离L₄＝|P₄-x₀|，按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于Y轴和Z轴的两个垂直距离H值，也即目标在Y轴上的坐标值y₄和Z轴上的坐标值z₄；求出这两个摄像机计算出的坐标平均值，即 

第三步，对应于Y轴上的摄像机S₂，根据第二步中计算得到的目标坐标值 求出目标沿此摄像机光轴的距离 按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于X轴和Z轴的两个垂直距离H值，也即目标在X轴上的坐标值x₂和Z轴上的坐标值z₂；

第四步，对应于Z轴上的摄像机S₃，根据步骤3中计算得到的z₂坐标，可求出目标沿此摄像机光轴距离的L₃＝|P₃-z₂|，按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于X轴和Y轴的两个垂直距离H值，也即目标在X轴上的坐标值x₃和Y轴上的坐标值y₃；

第五步，对第二步至第四步骤所获的目标在X轴、Y轴、Z轴上的坐标值求平均值，即 

第六步，收敛判断：若第五步计算的坐标值平均值 与迭代开始的初值x₀， y₀，z₀收敛到给定精度ε，则 作为最终目标位置值，迭代结束；否则将 作为位置初值，即令 转第二步，其中，光心距原点的距离均为P。

2.根据权利要求1所述的坐标循环逼进式对偶型正交摄像机系统视频定位方法，其特征在于摄像机检测目标图像坐标的方法如下：

对采样周期内摄像机拍摄到得视频图像，启动指尖检测，确定图像坐标中的指尖位置即采用基于颜色标记的分块算法对指尖进行检测：首先由图像采集装置采集原始视频图像，应用计算机将原始视频图像转换到HSV空间；然后对图像进行分块，对块内所有像素点H分量进行检测，如果图像块内像素点H分量在一定阈值范围内，则对块内满足条件的像素点进行计数，将像素个数大于一定阈值的图像块保留，图像中所有满足条件的相邻图像块进行连通得到的最大区域就是目标图像；通过求此区域内所有像素点的横坐标、纵坐标的平均值就可以得到目标图像位置。

3.一种坐标循环逼进式对偶型正交摄像机系统视频定位系统，其特征在于包括图像采集装置、计算机以及四个摄像机，X轴上有一对彼此对视的摄像机，Y轴、Z轴上各有一台摄像机，坐标原点位于四个摄像机光轴交点，可得到目标成像平面位置U、目距标相机光心距离L、目标与光轴的垂直距离H以及摄像机对应焦距F间存在如下比值关系：

L/F＝H/U    (1)

给定目标的位置初值(x₀，y₀，z₀)，其中x₀，y₀，z₀分别为目标在X轴、Y轴、Z轴上的空间坐标值；

对应于X轴上的一个摄像机S₁，根据x₀坐标，求出目标沿此摄像机光轴的距离L₁＝|P₁-x₀|，按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于Y轴和Z轴的两个垂直距离H值，也即目标在Y轴上的坐标值y₁和Z轴上的坐标值z₁；对应于X轴上的另一个摄像机S₄，根据x₀坐标，求出目标沿此摄像机光轴的距离L₄＝|P₄-x₀|，按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于Y轴和Z轴的两个垂直距离H值，即目标在Y轴上的坐标值y₄和Z轴上的坐标值z₄；求出这两个摄像机计算出的坐标平均值，即 

对应于Y轴上的摄像机S₂，根据所述坐标平均值 求出目标沿此摄像机光轴的距离 按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于X轴和Z轴的两个垂直距离H 值，即目标在X轴上的坐标值x₂和Z轴上的坐标值z₂；

对应于Z轴上的摄像机S₃，根据所述z₂坐标，可求出目标沿此摄像机光轴距离的L₃＝|P₃-z₂|，按(1)式可求出目标与此摄像机光轴相对于X轴和Y轴的两个垂直距离H值，即目标在X轴上的坐标值x₃和Y轴上的坐标值y₃；

对所获的目标在X轴、Y轴、Z轴上的坐标值求平均值，即 

若所述坐标值的平均值 与迭代开始的初值x₀，y₀，z₀收敛到给定精度ε，则 作为最终目标位置值，迭代结束；否则将 作为位置初值，即令 其中，光心距原点的距离均为P。